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Vários métodos estão atualmente disponíveis para realizar entrega e eletrofisiologia simultânea de medicamentos. Nosso sistema destina-se a ter a flexibilidade para ser usado para gravações de forma independente ou em combinação com a injeção de drogas, e ter a capacidade de colocar com precisão qualquer sonda experimental frágil, como um nanosensor ou um microeletrodo, protegido de qualquer dano, através da dura mater e tecido neural. O sistema permite o controle preciso dos volumes de infusão de drogas a olho nu (17 nL precisão mostrada em estudos anteriores em nosso laboratório3).
Existem sistemas mais especializados para injeção de pressão com diâmetros menores12. Esses sistemas permitem vários locais de gravação, mas a configuração complexa de software e hardware necessária para o controle do sistema carrega custos mais altos para cada um dos componentes e tem menos flexibilidade para interagir com sondas experimentais que ainda não são comercializadas em grande escala. Além disso, nosso injetode não requer um implante crônico e proporciona um grande grau de flexibilidade: compatível com biossensores para medir sinais químicos e eletrofisiológicos, e capaz de infundir drogas também, com o potencial de medir o efeito das infusões de medicamentos localizados nessas respostas.
O projeto permite que a sonda experimental seja sobretruded após a penetração dura a fim evitar dano à estrutura da ponta de prova. Esta característica permite que a multifuncionalidade do dispositivo, penetre a dura sem arriscar danos de qualquer sonda experimental, como nanosensores em escala de nanômetros10. No entanto, há uma limitação do comprimento que pode ser saliente, restringido pelo número de voltas da ferrule, limitado a ~ 1 mm para os ferrules padrão. Há danos mínimos nos tecidos devido ao pequeno diâmetro da cânula (228 μm).
No experimento que mostramos, o sistema foi usado para realizar a entrega controlada de muscimol para inativação reversível de FEF, simultaneamente com estimulação elétrica ou gravação extracelular (neurônio único, potencial de campo local) usando um microeletrodo. Este experimento na FEF requer microestimulação da FEF para confirmar vetores de saccade antes da inativação, e a droga foi infundida para estudar a memória de trabalho durante a inativação reversível da FEF. É improvável que uma gravação do mesmo neurônio isolado único pode ser mantida antes e depois da injeção de drogas; no entanto, fomos capazes de registrar potenciais de campo local antes e depois da infusão. Aqui, mostramos um experimento combinando injeção, gravação e estimulação elétrica.
Uma vez configurado, o método é muito confiável e robusto. No entanto, devido à precipitação de pequenas moléculas (por exemplo, sal) dentro do pequeno tubo e portas, uma descarga completa é necessária após cada experimento, a fim de manter a microfluídica livre de obstruções e vazamentos. Devido à simplicidade de todo o circuito, cada componente pode ser substituído de forma independente para fácil solução de problemas.
Embora o método tenha sido demonstrado na área de FEF em um primata não humano, o princípio pode ser aplicado a qualquer outra área cerebral onde alguma combinação de estimulação elétrica, registro e injeção de drogas são desejadas, em espécies de tamanho de roedorou maior.